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碳纖維具有質(zhì)量輕且強(qiáng)度特別高的(strength)的特性,85%以上之碳纖維是由聚丙烯腈制成。由于汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)碳纖維的大量需求、大批量生產(chǎn)技術(shù)的成熟及成本的降低(reduce),預(yù)估至2022年生產(chǎn)量會(huì)急遽增加至14.27萬噸。碳纖維應(yīng)用的前四大領(lǐng)域?yàn)閮?chǔ)能、航太軍需、運(yùn)動(dòng)休閑及汽車產(chǎn)業(yè),分別占31%、22%、13%及11%;由于對(duì)溫室氣體排放的要求,未來碳纖維于汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,預(yù)期將具有最高之成長(zhǎng)率,因此碳纖維制造廠也積極與汽車制造商(又名:生產(chǎn)廠商)合作,以開發(fā)新產(chǎn)品(Product)及技術(shù)。
碳(C)纖維簡(jiǎn)介
碳(C)纖維是把聚丙烯或石油、煤炭(coal)等的副產(chǎn)物瀝青(成分:瀝青質(zhì)和樹脂)加熱碳化處理而得的纖維,百分之九十以上的成分是碳原子(化學(xué)式:C) ,每一根纖維的直徑約5~10微米,碳原子晶體沿著纖維長(zhǎng)軸方向排列,所以具有質(zhì)輕強(qiáng)度(strength)高的優(yōu)異特性,同體積(volume)下,碳纖維的重量是鋁(Al)的二分之一,是鐵的五分之一,然而碳纖維的抗拉強(qiáng)度卻是鋼的十倍。
碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維沿長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)度及彈性模數(shù)高,長(zhǎng)期受力下不易發(fā)生潛變,而且具耐疲勞性佳、熱傳導(dǎo)率高、摩擦系數(shù)小、潤(rùn)滑性佳、熱膨脹(inflate)系數(shù)小、耐腐化侵蝕
性佳、X-ray透過性佳、比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間等優(yōu)點(diǎn);但碳纖維的耐沖擊性較差,而且在強(qiáng)酸作用下會(huì)發(fā)生氧(Oxygen)化反應(yīng),與金屬材料復(fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。
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聚丙烯腈系碳(C)纖維市場(chǎng)
2013年全球聚丙烯腈系碳纖維生產(chǎn)量約為4.90萬噸,到2014年時(shí)成長(zhǎng)了約9.2%至5.35萬噸,相當(dāng)于1,653億日?qǐng)A的產(chǎn)值,而2015年全球的聚丙烯腈系碳纖維生產(chǎn)量,目前初估可成長(zhǎng)10.8%到達(dá)5.94萬噸,日本富士經(jīng)濟(jì)(jīng jì)推測(cè)到2018年總生產(chǎn)量會(huì)達(dá)8.73萬噸,相當(dāng)于2,335億日?qǐng)A產(chǎn)值,至2022年由于汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)碳纖維的大量需求及大批量生產(chǎn)技術(shù)的成熟、維護(hù)和成本的降低,聚丙烯腈系碳纖維生產(chǎn)量會(huì)急遽增加超過14.27萬噸。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。
copyright 123456 碳(C)纖維制造廠商現(xiàn)況
碳纖維的生產(chǎn)(Produce)基地多位在美國(guó)及歐洲,主要是為供應(yīng)Boeing和Airbus制造飛機(jī)所需,就近設(shè)廠以減少運(yùn)輸成本;Tora
Y、TohoTenax及MitsubishiRayon為日商,所以在日本均設(shè)有生產(chǎn)(Produce)基地;2013年Toray併購以生產(chǎn)碳(C)纖維為主的美商Zoltek,但併購后仍維持Zoltek名稱銷售碳纖維;TohoTenax則于1999年被日本帝人公司(Company)收購,但也維持原有之TohoTenax名稱繼續(xù)制造銷售碳纖維。其中MitsubishiRayon及Cytec二家公司同時(shí)生產(chǎn)聚丙烯腈系及瀝青(成分:瀝青質(zhì)和樹脂)系碳纖維,其它則生產(chǎn)聚丙烯腈系碳纖維。
碳纖維于汽車產(chǎn)業(yè)之應(yīng)用
由于碳(C)纖維復(fù)合材的強(qiáng)度高,以往多用于賽車及高級(jí)跑車的車身結(jié)構(gòu)材,具有優(yōu)異的保護(hù)性質(zhì)。但近年由于歐洲對(duì)二氧(Oxygen)化碳排放量的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),為求汽車輕量化,以最大化減少廢氣排放量、減緩溫室效應(yīng)及地球暖化速度,各大汽車制造商(又名:生產(chǎn)廠商)正積極投入大量資源,研發(fā)并量產(chǎn)碳纖維于一般大眾車的應(yīng)用上,例如BMWi8超級(jí)跑車及BMWi3小型電動(dòng)汽車的車體皆是使用
碳纖維復(fù)合材料,其重量較一般傳統(tǒng)鈑金車體減少了50%。
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